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鐳明激光，以科技創(chuàng)新聚焦新一代金屬增材制造解決方案

作者：鐳明激光

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時(shí)間：2022-11-14

當(dāng)前，世界各國(guó)紛紛將增材制造（又稱“3D打印”）作為未來產(chǎn)業(yè)發(fā)展新的增長(zhǎng)點(diǎn)來重點(diǎn)培育。如今，增材制造技術(shù)在民用航空航天、醫(yī)療器械、能源、軌道交通和汽車等領(lǐng)域的應(yīng)用價(jià)值正逐步被釋放出來。近年來，我國(guó)增材制造產(chǎn)業(yè)化步伐明顯加快，增材制造技術(shù)正與信息網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、新材料技術(shù)等相互融合，推動(dòng)傳統(tǒng)行業(yè)向智能化、高效化方向加速轉(zhuǎn)型。作為一家國(guó)家級(jí)專精特新“小巨人”企業(yè)，鑫精合激光科技發(fā)展（北京）有限公司及其子公司——天津鐳明激光科技有限公司在增材制造方面不斷深耕細(xì)作，持續(xù)加強(qiáng)科技創(chuàng)新和市場(chǎng)開拓力度，并取得了驕人的業(yè)績(jī)。

近年來，我國(guó)在增材制造領(lǐng)域連續(xù)出臺(tái)了多項(xiàng)積極措施和相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，來推動(dòng)增材制造產(chǎn)業(yè)不斷向前發(fā)展。2020年11月份，國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)化管理委員會(huì)發(fā)布2020年第26號(hào)公告，正式發(fā)布了8項(xiàng)增材制造的國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)。其中，國(guó)家增材制造產(chǎn)品質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)中心主導(dǎo)制定的GB/T 39251-2020《增材制造金屬粉末性能表征方法》和GB/T 39254-2020《增材制造金屬制件機(jī)械性能評(píng)價(jià)通則》，參與制定的GB/T 39252-2020《增材制造金屬材料粉末床熔融工藝規(guī)范》和GB/T 39253-2020《增材制造金屬材料定向能量沉積工藝規(guī)范》等共計(jì)4項(xiàng)標(biāo)準(zhǔn)獲得發(fā)布。在產(chǎn)業(yè)政策方面，特別值得一提的是《國(guó)家增材制造產(chǎn)業(yè)發(fā)展推動(dòng)計(jì)劃（2015-2016年）》，在相關(guān)政策及標(biāo)準(zhǔn)的引導(dǎo)和支持下，我國(guó)增材制造產(chǎn)業(yè)在關(guān)鍵技術(shù)方面不斷取得新突破，其應(yīng)用領(lǐng)域也日益拓展，產(chǎn)業(yè)規(guī)模不斷壯大。

從總體來看，我國(guó)增材制造產(chǎn)業(yè)呈現(xiàn)出“小、散、弱”的狀態(tài)。雖然國(guó)內(nèi)從事增材制造技術(shù)研發(fā)及設(shè)備生產(chǎn)的企業(yè)有數(shù)百家之多，但是規(guī)模大、實(shí)力強(qiáng)的龍頭企業(yè)數(shù)量相對(duì)較少，“獨(dú)角獸”企業(yè)仍鳳毛麟角。2022年5月17日，工業(yè)和信息化部公布了第三批建議支持的國(guó)家級(jí)專精特新“小巨人”企業(yè)名單，在增材制造領(lǐng)域深耕多年的鑫精合激光科技發(fā)展（北京）有限公司（以下簡(jiǎn)稱“鑫精合”）成功入選。

為客戶提供金屬增材制造一體式解決方案

作為一家專注于金屬增材制造的技術(shù)驅(qū)動(dòng)型高科技企業(yè)，鑫精合經(jīng)過10余年的快速發(fā)展，如今已形成以鑫精合為總部和研發(fā)管理中心，以天津鐳明激光科技有限公司、安徽鐳明激光科技有限公司為3D打印設(shè)備制造基地，以西安鑫精合智能制造有限公司為電弧增材制造基地，以沈陽(yáng)精合數(shù)控科技開發(fā)有限公司、濰坊鑫精合智能裝備有限公司為3D打印服務(wù)和機(jī)加工基地的產(chǎn)業(yè)發(fā)展新格局。

金屬增材制造

鑫精合及鐳明激光專注金屬增材制造并不斷提升能力

鑫精合創(chuàng)始人、總經(jīng)理李廣生表示，鑫精合致力于為高端制造領(lǐng)域的客戶提供金屬增材制造一體式解決方案，其主要業(yè)務(wù)領(lǐng)域涉及復(fù)雜金屬零組件定制化制造、原材料制備、設(shè)備研發(fā)與制造、軟件定制與開發(fā)和技術(shù)咨詢與服務(wù)等，是目前國(guó)內(nèi)惟一一家具備設(shè)計(jì)優(yōu)化、工藝研發(fā)、增材制造、機(jī)械加工、鈑金焊接、裝配及檢驗(yàn)檢測(cè)全產(chǎn)業(yè)能力的一站式解決方案提供商，公司已承接了大量民用航空、民用航天、民用航發(fā)、船舶、能源和醫(yī)療等領(lǐng)域的增材制造技術(shù)攻關(guān)任務(wù)，并已實(shí)現(xiàn)批量化裝機(jī)應(yīng)用。

談到未來的發(fā)展規(guī)劃，李廣生表示，預(yù)計(jì)未來3～5年內(nèi)，鑫精合在民用航空航天應(yīng)用領(lǐng)域?qū)⑿纬上喈?dāng)規(guī)模的金屬增材制造設(shè)備的批量化生產(chǎn)，以滿足客戶對(duì)服務(wù)和裝備提出的更多、更高的要求。他舉例：5年前，尺寸為400mm×400mm的設(shè)備可以滿足大部分客戶的需求，而今天，很多客戶提出了新的需求，設(shè)備尺寸達(dá)800mm×800mm，甚至下一步可能提出1500mm×1500mm等更高的要求。與高端客戶密切交流，有利于鑫精合在金屬增材制造設(shè)備研發(fā)方面的不斷迭代，進(jìn)一步提升設(shè)備的穩(wěn)定性、可靠性和效率，同時(shí)進(jìn)一步降低成本，讓客戶“用得好”、“用得起”。與此同時(shí)，鑫精合還將向其他典型應(yīng)用領(lǐng)域輸出新技術(shù)和新設(shè)備，并進(jìn)一步拓展德國(guó)、俄羅斯等海外市場(chǎng)。鑫精合通過在技術(shù)研發(fā)和設(shè)備制造方面的多年不懈努力，目前在某些方面已經(jīng)與國(guó)際先進(jìn)水平比肩甚至處于領(lǐng)先地位。

“在金屬制造業(yè)，增材制造、減材制造和等材制造未來將三分天下。鑫精合希望能夠在金屬增材制造領(lǐng)域發(fā)揮行業(yè)龍頭作用。”李廣生表示。

金屬增材制造

鑫精合創(chuàng)始人、總經(jīng)理李廣生先生

“在諸多利好政策的加持下,經(jīng)過多年來的努力,我國(guó)增材制造產(chǎn)業(yè)已經(jīng)從培育期邁入應(yīng)用推廣新階段。增材制造技術(shù)在民用航空、航天、汽車制造、能源、模具、醫(yī)療和船舶等領(lǐng)域均得到了大規(guī)模應(yīng)用”。鑫精合銷售副總經(jīng)理李語(yǔ)林表示，“正是基于在民用航空航天領(lǐng)域深厚的技術(shù)積淀，鑫精合實(shí)現(xiàn)了金屬增材制造服務(wù)、增材制造設(shè)備研發(fā)銷售、數(shù)控加工和鈑焊加工等四大業(yè)務(wù)板塊的協(xié)同發(fā)展。”據(jù)她介紹，接下來，鑫精合會(huì)繼續(xù)秉承“精益合創(chuàng) 志未來”的企業(yè)理念，堅(jiān)持品質(zhì)第一、技術(shù)創(chuàng)新，深耕民用航空航天領(lǐng)域，不斷拓展行業(yè)新應(yīng)用，為更多用戶群體帶去更高品質(zhì)的產(chǎn)品解決方案和更專業(yè)、更完善的服務(wù)。

堅(jiān)持創(chuàng)新，在設(shè)備研發(fā)上繼續(xù)深耕細(xì)作

作為鑫精合旗下子公司之一，天津鐳明激光科技有限公司（以下簡(jiǎn)稱“鐳明激光”）致力于為客戶提供先進(jìn)的增材制造裝備、配套輔助設(shè)備和3D打印服務(wù)，是中國(guó)領(lǐng)先的金屬增材制造整體解決方案提供商。據(jù)鑫精合設(shè)備研發(fā)總監(jiān)兼鐳明激光總經(jīng)理關(guān)凱博士介紹，鐳明激光憑借多年的技術(shù)積累和行業(yè)摸索，已自主研發(fā)了LiM-X150A、LiM-X260系列、LiM-X400系列、LiM-X650系列、LiM-X800系列和LiM-X400H、LiM-X650H等激光選區(qū)熔化（SLM）設(shè)備，LiM-S系列同軸送粉設(shè)備、LiM-R系列激光熔覆設(shè)備和特種行業(yè)定制化設(shè)備等，其增材制造設(shè)備和研究成果在民用航空航天、能源動(dòng)力、軌道交通、汽車制造、模具、醫(yī)療和教育等諸多領(lǐng)域已得到了廣泛應(yīng)用。

金屬增材制造

鑫精合設(shè)備研發(fā)總監(jiān)兼鐳明激光總經(jīng)理關(guān)凱博士

在參訪鐳明激光生產(chǎn)車間時(shí)，關(guān)凱博士就鐳明激光自主研發(fā)的LiM-X150A系列、LiM-X260系列、LiM-X400系列、LiM-X650系列和LiM-X800系列等激光選區(qū)熔化設(shè)備、LiM-R系列激光熔覆設(shè)備等進(jìn)行了介紹。他重點(diǎn)介紹了X系列的一款旗艦產(chǎn)品——可定制化激光選區(qū)熔化設(shè)備LiM-X800。

金屬增材制造

關(guān)凱博士詳細(xì)介紹LiM-X800設(shè)備的創(chuàng)新點(diǎn)及應(yīng)用情況

據(jù)關(guān)凱博士介紹，LiM-X800設(shè)備在研發(fā)之初曾面臨著諸多難題與挑戰(zhàn)，包括多激光高精度的拼接控制與多激光掃描擋光、較大幅面的風(fēng)場(chǎng)速差帶來的吸風(fēng)側(cè)灰渣較多等難題。鐳明激光的專業(yè)研發(fā)團(tuán)隊(duì)針對(duì)這些問題，經(jīng)過大量的實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證，通過多項(xiàng)專利性新技術(shù)的研究，最終成功研制出LiM-X800系列設(shè)備。概括來講，其創(chuàng)新點(diǎn)主要體現(xiàn)在清潔效率更高、占地面積小、粉末清理更方便和自動(dòng)化程度更高等方面，在一定程度上可以替代部分精密鑄造，特別適用于民用航空航天制造領(lǐng)域。

具體來講，LiM-X800系列設(shè)備的主要優(yōu)勢(shì)包括：

大幅面、小身材

雖然型號(hào)是X800，但Z軸的最大打印尺寸可以達(dá)到1000mm，而設(shè)備尺寸僅5.5m×2m×3.7m，通過雙電雙驅(qū)實(shí)現(xiàn)設(shè)備高度降低及動(dòng)態(tài)平衡，設(shè)計(jì)成形缸泄粉取件方式有效減少了占地面積，對(duì)傳統(tǒng)Z軸雙倍空間壓縮，實(shí)現(xiàn)設(shè)備高度減小1/3；取消取件艙設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)了設(shè)備占地面積減小1/3。

多激光、高效率

標(biāo)配六激光，預(yù)留4套光學(xué)系統(tǒng)接口，根據(jù)需求可選配八激光和十激光，最大成形效率可達(dá)250cm³/h，還可以根據(jù)需求選擇4/6激光的質(zhì)量模式與8/10激光的效率模式；多激光分區(qū)成形，高效風(fēng)場(chǎng)技術(shù)，有效保證成形質(zhì)量。

全自動(dòng)高效粉路循環(huán)系統(tǒng)

添加粉末后，設(shè)備可以自動(dòng)篩分與烘干粉末達(dá)到使用狀態(tài)；打印過程中，系統(tǒng)高效且自動(dòng)完成溢粉回收、溢粉篩分和粉末供給三個(gè)過程，獨(dú)立工作，不影響成形艙打??；收輸粉效率均達(dá)到10L/min以上。

雙通道取件

取件艙高效吸粉取件，打印完成后，一鍵移缸，根據(jù)零件特征可選擇勢(shì)能泄粉、高能吸粉和強(qiáng)力吹粉等清粉方式，直接在取件艙完成取件，實(shí)現(xiàn)人粉隔離；成形缸智能泄粉取件，通過成形缸自帶泄粉口完成泄粉，然后開啟成形缸艙門，分離活塞與基板，完成零件低位智能推出。

解決風(fēng)向調(diào)節(jié)和顆粒殘留問題

通過底層雙速風(fēng)口+中層高效阻隔，實(shí)現(xiàn)輕重粉所需風(fēng)向調(diào)節(jié)，同時(shí)對(duì)頂層光路污染問題及吸風(fēng)側(cè)大顆粒殘留問題解決。

模塊化、高集成

配備永久式過濾器，濾芯壽命超過10萬(wàn)小時(shí)，無(wú)需更換濾芯，打印過程不中斷；在線換刮刀技術(shù)，不停機(jī)更換刮刀，可持續(xù)性保障設(shè)備穩(wěn)定成形；配備高穩(wěn)定閥式落粉器和自主研發(fā)的清粉機(jī)，清粉高效便捷。

“面對(duì)當(dāng)前增材制造產(chǎn)品同質(zhì)化嚴(yán)重的現(xiàn)象，鐳明激光堅(jiān)持以用戶需求為出發(fā)點(diǎn)，在保證打印質(zhì)量的前提下進(jìn)行技術(shù)創(chuàng)新；同時(shí)，鐳明激光還將繼續(xù)加強(qiáng)技術(shù)儲(chǔ)備，助力未來我國(guó)增材制造產(chǎn)業(yè)的規(guī)?；a(chǎn)。”關(guān)凱博士表示，“鐳明激光緊密圍繞增材制造行業(yè)和創(chuàng)新發(fā)展趨勢(shì)，始終如一堅(jiān)持高品質(zhì)制造，不斷進(jìn)行產(chǎn)業(yè)技術(shù)創(chuàng)新。”據(jù)關(guān)凱博士介紹，目前鐳明激光擁有50余人的技術(shù)團(tuán)隊(duì)，研究生以上學(xué)歷占50%以上，大多來自清華大學(xué)、中科院、華中科技大學(xué)和西北工業(yè)大學(xué)等重點(diǎn)高校，超過50%的研發(fā)人員擁有10年以上的產(chǎn)品研發(fā)經(jīng)驗(yàn)。近年來，鐳明激光不斷加大技術(shù)研發(fā)投入，著力進(jìn)行大尺寸設(shè)備的開發(fā)，2021年推出的LiM-X650H設(shè)備，打印縱深達(dá)1600mm，成為可商業(yè)化銷售的金屬增材制造設(shè)備中的最高水平之一，此次重磅發(fā)布的LiM-X800系列設(shè)備，打印幅面達(dá)到800mm×800mm，這兩款設(shè)備基本滿足了目前市場(chǎng)上對(duì)金屬3D打印零部件的絕大部分需求。

“隨著市場(chǎng)需求的不斷擴(kuò)大以及細(xì)分領(lǐng)域的增加，用戶的個(gè)性化需求也在隨之增加。未來鐳明激光會(huì)繼續(xù)在設(shè)備研發(fā)上深耕細(xì)作，為用戶提供更多優(yōu)質(zhì)的解決方案，成為用戶心中最值得信賴的增材制造整體解決方案供應(yīng)商。”關(guān)凱博士表示。

本文轉(zhuǎn)自“中國(guó)機(jī)械雜志” 陳永光

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